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8/19/2019 Práctica hidrogeles
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SÍNTESIS DE HIDROGELES DE POLI-ACRILAMIDA
Grupo de Nuevos Materiales yGrupo de Nuevos Materiales y
Espectroscopía Supramolecular Espectroscopía Supramolecular
Dpto. de Química Física.Dpto. de Química Física.
Facultad de Ciencia y TecnologíaFacultad de Ciencia y Tecnología
Campus de Leioa.Campus de Leioa.
niversidad del !aís "asco #!"$E%&niversidad del !aís "asco #!"$E%&
Experimentación enMacromoléculas
Curso 2010-2011
ARTURO ÁLVAREZ BAUTISTA
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Consideraciones:La falta de conocimientos de síntesis demacromoléculas será considerada un ara!ante "nunca un atenuante de los resultados o#tenidos$
%ecomenda#le la re!isión de los conceptos#ásicos so#re técnicas de polimeri&ación "mecanismos'e reali&ará un informe indi!idual de la práctica
%ecomenda#le la lectura de la separata so#re(idroeles$Las preuntas del examen serán de fundamentos
#ásicos " nunca de fundamentos mecanísticos omatemáticos
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)*ué es un monómero+'ustancia eneralmente de carácter oránico" #a,o peso molecular suscepti#le de reacciónen uno o !arios puntos reacti!os ue es capa&de unirse a otras moléculas iuales odiferentes. para formar M/C%MLCL/'
'on sustancias altamente tóxicas " mu"reacti!as$
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)*ué es un polímero+nión en cadena de !arias unidades demacromoléculas de distintos pesosmoleculares3o son especies uímicamente puras3o poseen un punto de fusión de4nido5 " un laro etc
6Experimentación en Macromoléculas75 88lateoría "a nos la sa#emos99
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)*ué es un el+UnUn GELGEL11 es un sistema coloidal de
aspecto sólido que fluye alsometerlo a esfuerzos relativamente
bajos.
1) Vocabulario ient!fico y "#cnico de la $eal %cademia de iencias E&actas' (!sicas
y aturales' *+ edición. ,adrid -*.
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n 'idrogel'idrogel es un gel (ue contiene aguaagua.. /on pol!meros
entrecruzados que en presencia de a0ua se incan
considerablemente.
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Existen dos tipos de geles, en función de la naturaleza de
las uniones de la red tridimensional que los constituyen:
a) Geles f!sicos y
b) Geles qu!micos
23ysical properties of polymeric 0els4. Editor J. P. Cohen-Addad,5iley' 1667
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¿Qué diferencia hay entre ellos?¿Qué diferencia hay entre ellos?
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Es(uema de la )ormaci*n de un gel )ísicogel )ísico y otro (uímico(uímico
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¿Pero …………………….8ómo se obtiene un8ómo se obtiene un 0el qu!mico0el qu!mico99
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FORMACIÓ !" # $"% Q#&MICOFORMACIÓ !" # $"% Q#&MICO
Mon'(ero
"ntrecru)ante
Red (acro(olecular entrecru)ada
!etalle de uno de los*untos de entrecru)a(iento
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/ente Entrecru&anteEs un monómero ue presenta al menos dos
do#les enlaces suscepti#les de reacción$
La reacción ue ocurre es en esencia unacopolimeri&ación
La relación Monómero Entrecru&ante esdesprecia#le
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CARACTERÍSTICAS DE LOS GELESCARACTERÍSTICAS DE LOS GELESQUÍMICOSQUÍMICOSLos 0eles qu!micos son pol!meros que poseen las si0uientes
caracter!sticas:
/on idrófilos
;nsolubles en a0ua
?ero0el) son cristalinos
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1;
Las aplicacio!s "! los #i"$o%!l!sLas aplicacio!s "! los #i"$o%!l!s"!p!"! "! "os p$opi!"a"!s"!p!"! "! "os p$opi!"a"!s&'sicas "! !s(os )a(!$ial!s*&'sicas "! !s(os )a(!$ial!s*
+, A%a a&so$&i"a. /+, A%a a&so$&i"a. /
0, P$opi!"a"!s0, P$opi!"a"!s)!c'icas)!c'icas
12 DE QUE DEPENDEN ESTAS12 DE QUE DEPENDEN ESTASPROPIEDADES3PROPIEDADES3
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La capacidad de absorción de a0ua y las propiedadesmec=nicas de los idro0eles dependen de:
-. La fle&ibilidad de las cadenas
*. La tacticidad y cristalinidad del pol!mero' y
@. $elación de los comonómeros utilizados en su s!ntesis
1. El 0rado de entrecruzamiento
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Los (idroeles se suelen clasi4car en funcióndel contenido de aua ue (an a#sor#ido:
a) de bajo incamiento, si sólo absorben entre el 20 y el 50%,
d) sAperdesecantes, si el contenido de agua es superior al ,5%
c) de incamiento alto, si el porcenta!e de agua oscila entre el 0 y el ,5%, y
b) de incamiento medio, si el agua absorbida oscila entre el 50 y el 0%,
CLASI4ICACI5N DE LOS HIDROGELESGNM
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1=
+o,rehincha(iento -Oershootin/0GNM
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>e4nir el contenido en aua enel euili#rio de (inc(amiento?racción de aua en peso
@orcenta,e de aua en peso
@orcenta,e de (idratación o índice de(inc(amiento
Arado de (inc(amiento
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?racción de aua Benpeso
W f =Peso húmedo
− Peso seco
Peso húmedo
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@orcenta,e de aua Benpeso
W p = W
f ⋅100
W p < 100
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@orcenta,e de Didratación
Bíndice de (inc(amiento
H P = Peso
hú
medo −
Peso sec
oPeso seco
⋅ 100
'en esta de4nición el porcenta,e de (idrataciónpuede exceder el !alor de 100$
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Arado de (inc(amiento Benpeso
Dh =Peso húmedo
Peso seco
Dh ≥ 1
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'íntesis de 6nuestro7 D-@/M%elación F0GHt$ monómerodisol!ente'e empleará aua como disol!ente " medio de
transferencia del iniciador
; $ de /crilamida
Iniciador: 1GHt$ en #ase a monómero
Entrecru&ante: GHt$ Indicado en #ase a monómero
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)Cómo+'e disuel!e el monómero " el entrecru&ante ,untocon la cantidad de disol!ente necesaria pararespetar la relación F0G monómerodisol!ente$'i es necesario. (acer uso de calor o ultrasonidos
Bso#re todo en concentraciones de entrecru&anteele!adas/Jadir la disolución resultante a un tu#o de
ensa"o>isol!er la cantidad de iniciador en la mínima
cantidad de aua posi#le Baprox$ 20 otas
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58/ polimeri&ar9/ la disolución contenida en el tu#o de ensa"ose le aJade el iniciador disuelto en aua " seaita !iorosamente$
Comien&a la polimeri&ación
La me&cla eli4ca rápidamente$
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5"a tenemos nuestroseundo (i,o@recauciones:La reacción es altamente exotérmica Ben
alunos casos alcan&a temperaturas de (astaK0 C
'e de,a atemperar el tu#o en eltermostati&ador de tu#os de ensa"o$
'e en!uel!e el tu#o completamente en papelde secado " se rompe 6delicadamente7 cona"uda de un martillo$ B>elicadamente. porfa!or. no estamos partiendo troncos5
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Cinéticas de(inc(amiento'e toman dos porciones del el o#tenido B/ "
/$ se introduce en un !aso de precipitados
conteniendo aua destilada$ se coloca so#re una placa petri se etiueta "
se lle!a a la estufa$
>ía tras día. " a la misma (ora. se anotan lospesos de la porción / Btras (a#erla secadosua!emente con un papel de secado " Buedía a día ira tomando aspecto duro " cristalino
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Cinéticas de(inc(amientona !e& o#tenidos los datos semanales de la
porción / " la porción . cada pare,a
representara en función del tiempo:?racción de aua en peso
@orcenta,e de aua en peso
@orcenta,e de (idratación o índice de(inc(amiento
Arado de (inc(amiento
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)" en comn+Cada pare,a representara en función delrado de entrecru&amiento B " tomando!alores máximos de cada pare,a
@orcenta,e de (idratación o índice de(inc(amiento
Arado de (inc(amiento>iscusión de resultados de las apreciaciones
o#ser!adas a li#re criterio$
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>udas " preuntas5 GNM
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8Aracias96La nuestra será recordada como la era de los
polímeros. el futuro pertenece a lostecnopolímeros " polímeros especiales ueserán producidos pro#a#lemente encantidades un poco reducidas. pero ue seránesenciales para el proreso de la (umanidad7 B@aul No(n ?lor"$ @remio 3o#el de *uímica 1O=;$ >iscurso de apertura
@ara cualuier duda: arturo$al!are&Pe(u$es
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